一种宽频带低插损的防雷电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽频带低插损的防雷电路，包括用于抑制射频信号的信号匹配电路；用于对AISG信号传输的宽带超低差损电路；用于泄放雷击电流保护后续电路的后端保护电路；信号匹配电路与天线端口连接，低差损电路直接接通AISG信号，后端保护电路直接与直流端连接，信号匹配电路、低差损电路和后端保护电路的射频旁路分别与地端连接，低差损电路又同时与信号匹配电路和后端保护电路连接。本实用新型专利技术利用TVS管的电容效应，搭建一个2M～12M AISG的低差损电路，从而高效地实现防雷和传输AISG信号的功能。省去两颗功率二极管，节省了PCB面积,降低成本的同时，尤其是实现了AISG信号的宽带超低差损的双功能提升。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及移动通讯领域，尤其涉及一种基站的防雷电路。
技术介绍
由于移动通信基站地理位置、周边环境特殊，因此，基站系统易受雷击影响。而移动通信基站系统后端电路尤为重要，为了保护后端电路免受雷击损坏，防雷模块在整个通信系统中是不可或缺的一部分。防雷模块另一功能则是对AISG(天线接口标准)信号的有效传输。就当前常见的防雷电路常采用气体放电管、去耦电阻、TVS管(TransientVoltageSuppression瞬变电压抑制二极管)三级防护架构。其工作原理为：雷击信号通过天线口进入防雷电路时，由于气体放电管的响应时间一般为数百ns，因此，当气体放电管没有工作之前，电流信号会通过气体放电管后续电路。由于TVS管的响应时间非常迅速，为PS级别，在气体放电管未工作之前，TVS管承受主要的功率消耗，当气体放电管工作以后，绝大部分的雷击电流会通过气体放电管泄放,以此来达到防雷的目的。在AISG信号的有效传输方面。气体放电管的极间电容为一般小于5pF，这对AISG信号衰减很小。但是TVS管在直流通电情况下，呈现出电容效应。此时对AISG信号呈现容抗值为Xc＝1/(2πfC)≈73.2Ω。其单独并联在电路上，对AISG信号将会产生一个破坏性的衰减。为了解决TVS管的电容效应对AISG信号的巨大衰减，目前常见的办法是在TVS管前面串联一个电容效应很小的大功率快速恢复二极管，此二极管的在2.176M频率中呈现的电容效应约为1pF，则此时的总电容C＝(C1*C2)/(C1+C2)≈1pF。这对AISG信号的衰减可以说是微乎其微了。同时，考虑到雷击保护时，负极性雷击信号的传输，还需要在电路上并联一个反向大功率快速二极管。其电路如图1所示。上述常见方法虽然在保证防雷效果的同时，也可以有效的实现对AISG信号的传输。但是AISG信号的频带窄,一般小于3Mhz，且采用了两颗大功率快速二极管增加了成本和PCB面积，原则上，多用一个器件，可靠性失效的风险会相应增加，整个电路的结构相对复杂，可靠性相对低，成本也还提高了。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本技术提供一种结构简单，体积小，可靠性高的宽频带、低插损、高要求的防雷电路。为实现上述目的，本技术提供一种宽频带低插损的防雷电路，包括：用于通直流和AISG信号、抑制射频信号的信号匹配电路；用于通过AISG信号，扩大电路对AISG信号的传输频带使得通带内为低差损的低差损电路；用于泄放雷击电流，限制雷击残压保护后续电路的后端保护电路；所述信号匹配电路与天线端口连接，所述低差损电路直接接通AISG信号，所述后端保护电路直接与直流端连接，所述信号匹配电路、低差损电路和后端保护电路分别与地端连接，且所述低差损电路又同时与信号匹配电路和后端保护电路连接。其中，所述信号匹配电路包括扼流线圈电感、气体放电管和第一电容，所述第一电容与气体放电管并联后与扼流线圈电感串联，所述扼流线圈电感与天线连接，所述气体放电管和第一电容也同时接地。其中，所述低差损电路包括绕线电感、第二电容和第三电容，所述第二电容连接AISG信号，所述第二电容分别与第三电容和绕线电感连接，所述绕线电感还与信号匹配电路和后端保护电路连接，所述第三电容也接地。其中，所述后端保护电路包括大功率电感、功率电阻和TVS管；所述大功率电感为uH级，所述大功率电感一端与低差损电路和信号匹配电路连接，另一端与功率电阻连接，所述功率电阻还同时与TVS管和直流端连接，所述TVS管一端与直流端和功率电阻连接，另一端与地端连接。其中，所述第一电容采用高压陶瓷电容，所述第二电容和第三电容采用陶瓷贴片电容。其中，所述TVS管为5000W大功率单向TVS管。其中，所述气体放电管采用20kA级别的贴片气体放电管。本技术的有益效果是：本技术是针对10/350us时间长、能量大的雷击信号，此雷击信号的电流峰值为±5kA。本实用中采用uH级别的大功率电感，当雷击电流进入防雷部分时，是一个瞬间的急速变化电流，电感就会产生反向电动势，反向电动势抗拒雷击电流通过，达到了保护电路的作用，同时，大功率电感自身具有一定的电阻，会承受一部分功率。另外，功率电阻对基站系统后端电路起到保护和限流的作用。本技术的防雷功效相比较一般防雷系统，能够抵抗大的电流，电路结构相对简单。一般情况，对于TVS管直流电下呈现的千pf电容下，载波信号2.176M的AISG信号产生的大衰减，使用功率二极管抵消TVS管产生的电容现象。此方案增加了功率二极管的使用，但是能够通过的AISG信号带宽仅仅为2.176M±1.5M、插损为0.6dB。通过的AISG信号通带窄、插损大而且成本高、占用较多的PCB板面积。然而本技术，在不增加功率二极管的前提下，通过现有的方案既节省了成本、减少PCB板材面积，还使得AISG信号带宽扩大为2M～12M、差损可以控制到0.3dB以内。综合对比，本设计无论是在成本还是实际应用中均具有很大的优势，尤其是实现了AISG信号的宽带超低差损的双功能提升。附图说明图1为常见抵消TVS电容效应电路图；图2为本技术实施例的防雷电路原理图意图；图3为本技术实施例的Bias-T防雷电路原理图；图4为本技术实施例OOK信号等效仿真原理图；图5为本技术实施例基于图4的S(2,1)状态下的曲线图；图6为本技术实施例基于图4的S(1,1)状态下的曲线图；图7为本技术实施例网络分析仪实测结果。具体实施方式为了更清楚地表述本技术，下面结合附图对本技术作进一步地描述。请参阅图2，本技术提供一种宽频带低插损的防雷电路，包括：用于通直流和AISG信号、抑制射频信号的信号匹配电路；用于通过AISG信号，扩大电路对AISG信号的传输频带使得通带内为低差损的低差损电路；用于泄放雷击电流，限制雷击残压保护后续电路的后端保护电路；信号匹配电路与天线端口连接，低差损电路直接接通AISG信号，后端保护电路直接与直流端连接，信号匹配电路、低差损电路和后端保护电路分别与地端连接，且低差损电路又同时与信号匹配电路和后端保护电路连接。请参阅图3，在本实施例中，AISG信号采用2.176M正弦载波，开关键控(OOK)调制，具体的连接方式为，信号匹配电路包括扼流线圈电感L1、气体放电管G1和第一电容C1，其中，扼流线圈电感L1有五圈，主要作用是通直流和OOK信号，并提高电路对滤波器射频信号的抑制，Irms>5A，要求主要作用为对雷击电流信号的通过进行有效的延缓，承受部分雷击功率；第一电容C1为3.9～100pF高压陶瓷电容，具体电容值与滤波器通带频率相关，主要作用是配合扼流线圈电感L1，使用2～6圈绕线线圈抑制滤波器射频信号，具体电感值与滤波器通带频率相关，减少Bias-T电路对滤波器造成的影响；气体放电管G1为贴片气体放电管，型号为2RP090M-8S，20kA级别；在本实施例中，第一电容C1与气体放电管G1并联后与扼流线圈电感L1串联，扼流线圈电感L1与ANT主杆连接，气体放电管G1和第一电容C1也同时接地。低差损电路包括绕线电感L2、第二电容C2和第三电容C3，绕线电感L2为一种0.39uH贴片电感，主要作用是通过OOK信号，扩大电路对O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频带低插损的防雷电路，其特征在于，包括：用于通直流和AISG信号、抑制射频信号的信号匹配电路；用于通过AISG信号，扩大电路对AISG信号的传输频带使得通带内为低差损的低差损电路；用于泄放雷击电流，限制雷击残压保护后续电路的后端保护电路；所述信号匹配电路与天线端口连接，所述低差损电路直接接通AISG信号，所述后端保护电路直接与直流端连接，所述信号匹配电路、低差损电路和后端保护电路分别与地端连接，且所述低差损电路又同时与信号匹配电路和后端保护电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种宽频带低插损的防雷电路，其特征在于，包括：用于通直流和AISG信号、抑制射频信号的信号匹配电路；用于通过AISG信号，扩大电路对AISG信号的传输频带使得通带内为低差损的低差损电路；用于泄放雷击电流，限制雷击残压保护后续电路的后端保护电路；所述信号匹配电路与天线端口连接，所述低差损电路直接接通AISG信号，所述后端保护电路直接与直流端连接，所述信号匹配电路、低差损电路和后端保护电路分别与地端连接，且所述低差损电路又同时与信号匹配电路和后端保护电路连接。2.根据权利要求1所述的一种宽频带低插损的防雷电路，其特征在于，所述信号匹配电路包括扼流线圈电感、气体放电管和第一电容，所述第一电容与气体放电管并联后与扼流线圈电感串联，所述扼流线圈电感与天线端口连接，所述气体放电管和第一电容也同时接地。3.根据权利要求2所述的一种宽频带低插损的防雷电路，其特征在于，所述低差损电路包括绕线电感、第二电容和第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷小勇，薛超，张伟生，陈松根，
申请(专利权)人：深圳市迈特通信设备有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44